專利名稱：大電機(jī)絕緣狀態(tài)在線診斷評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大電機(jī)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
大型電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，受到工作環(huán)境和電、熱、機(jī)械的應(yīng)力的長(zhǎng)期作用，其絕緣性 能逐漸老化、受損，最終導(dǎo)致絕緣事故，這類事故約占大電機(jī)故障的40%。因此，對(duì)大電機(jī) 絕緣狀態(tài)在線診斷評(píng)估，對(duì)提高大電機(jī)運(yùn)行可靠性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。專利號(hào)為 CN1402015A的發(fā)明專利《基于小波變換的電機(jī)絕緣老化診斷方法及其裝置》，利用沖擊源敲 擊大型發(fā)電機(jī)定子線棒的主絕緣表面，由聲傳感器接收所輻射的聲波。對(duì)接收到的聲信號(hào) 進(jìn)行小波變換，求取其在尺度1下的模極大值，通過(guò)該模極大值確定大型發(fā)電機(jī)主絕緣的 老化狀態(tài)。這種方法從絕緣老化過(guò)程中材料和結(jié)構(gòu)發(fā)生本征變化的角度監(jiān)測(cè)，有效地避免 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中的電磁干擾，但該方法需要敲擊線棒絕緣，只適用于電機(jī)停機(jī)檢修，不能實(shí)現(xiàn)在 線監(jiān)測(cè)。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)大型電機(jī)絕緣的在線監(jiān)測(cè)和診斷，特別是對(duì)局部放電的監(jiān) 測(cè)和分析作了大量的研究，目前已在實(shí)際應(yīng)用中取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。西安交通大學(xué)的 樂(lè)波于2002年9月在《中國(guó)電力》發(fā)表的“基于虛擬儀器技術(shù)的大型發(fā)電機(jī)局部放電在線 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，介紹了一種局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以有效地監(jiān)測(cè)大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò) 程中定子絕緣的局部放電，直觀顯示放電信息，但不能得出絕緣分析和診斷結(jié)論。上海交通 大學(xué)的張毅剛于2004年9月在《高電壓技術(shù)》發(fā)表的“發(fā)電機(jī)絕緣診斷專家系統(tǒng)的研究”， 介紹了一種絕緣診斷專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)以局部放電在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，采用從分析到綜合的 分析思路，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的絕緣診斷，該系統(tǒng)雖在綜合評(píng)估中融合溫度和振動(dòng)傳感器的數(shù) 據(jù)，但未考慮工作環(huán)境數(shù)據(jù)對(duì)局部放電和主絕緣的影響，得到的局部放電數(shù)據(jù)不真實(shí)，不能 準(zhǔn)確評(píng)估絕緣狀態(tài)。綜上所述，現(xiàn)有的大電機(jī)絕緣在線診斷評(píng)估方法僅對(duì)局部放電參數(shù)進(jìn)行分析，沒(méi) 有考慮電機(jī)工作環(huán)境因素(振動(dòng)、溫度、濕度)對(duì)局部放電的影響。而局部放電易受工作環(huán) 境的影響，在不同的工作環(huán)境下，相同絕緣的局部放電特征也會(huì)有明顯的差異，對(duì)于不同的 放電模式，工作環(huán)境因素對(duì)其作用又各不相同。因此，忽視工作環(huán)境因素的局部放電分析方 法可靠性低，不能準(zhǔn)確診斷評(píng)估絕緣狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種綜合考慮振動(dòng)、溫度、濕度等 電機(jī)工作環(huán)境因素對(duì)局部放電的影響，準(zhǔn)確診斷評(píng)估絕緣狀態(tài)的大電機(jī)絕緣狀態(tài)在線診斷 評(píng)估方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種大電機(jī)絕緣狀態(tài)在線診斷評(píng)估方法，建立工作環(huán) 境對(duì)各種局部放電模式的關(guān)系模型，采集電機(jī)局部放電和工作環(huán)境數(shù)據(jù)，識(shí)別電機(jī)局部放 電模式，再依據(jù)對(duì)應(yīng)的關(guān)系模型，得到標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境下的局部放電最大放電量込，通過(guò)縱 向、橫向比較込判斷絕緣老化狀態(tài)，結(jié)合模式識(shí)別結(jié)果，得出絕緣診斷評(píng)估結(jié)論。具體分為以下步驟
(1)建立用于識(shí)別放電模式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；制作內(nèi)部放電、槽部放電、端部放電和完好的 線棒模型，在6 kV、8 kV、10 kV、12 kV、15kV下測(cè)量四種線棒模型的局部放電，根據(jù)IEEE Std 1434-2000標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算正半周放電速率、負(fù)半周放電速率、正半周最大放電量、負(fù)半周最 大放電量、正半周放電起始相位、負(fù)半周放電起始相位這六個(gè)放電極性參數(shù)，對(duì)以上數(shù)據(jù)歸 一化，得到局部放電模式識(shí)別的樣本庫(kù)；
對(duì)數(shù) 據(jù)歸一化處理 所 使用公 式為
權(quán)利要求
1. 一種大電機(jī)絕緣狀態(tài)在線診斷評(píng)估方法，其特征是(1)建立用于識(shí)別放電模式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)制作內(nèi)部放電、槽部放電、端部放電和完好的 線棒模型，在6 kV、8 kV、10 kV、12 kV、15kV下測(cè)量四種線棒模型的局部放電，根據(jù)IEEE Std 1434-2000標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算正半周放電速率、負(fù)半周放電速率、正半周最大放電量、負(fù)半周最 大放電量、正半周放電起始相位、負(fù)半周放電起始相位這六個(gè)放電極性參數(shù)，對(duì)以上數(shù)據(jù)歸 一化，得到局部放電模式識(shí)別的樣本庫(kù)； 對(duì)數(shù)據(jù)歸一化所使用的公式式中，χ為待處理數(shù)據(jù)、^ 為數(shù)據(jù)的最大值、為數(shù)據(jù)的最小值、 為歸一化的數(shù)據(jù)；在MATLAB2007中搭建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架，從樣本庫(kù)中抽取樣本訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；以剩余樣本 作為測(cè)試樣本，測(cè)試神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；若對(duì)各種放電模式的識(shí)別率都很高，記錄神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的閾值和 權(quán)值，完成本步驟；否則，重新訓(xùn)練直至很高的識(shí)別率；(2)建立局部放電與對(duì)其影響的工作環(huán)境因素的關(guān)系模型先準(zhǔn)備多個(gè)不同老化程度 的某一缺陷的線棒，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下測(cè)試局部放電，根據(jù)IEEE Std 1434-2000標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算最大 放電量仏，記錄下標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的込；然后，分級(jí)改變與這一局部放電模式相關(guān)的環(huán)境因素， 得到局部放電込和對(duì)應(yīng)的環(huán)境數(shù)值，再用局部放電込和對(duì)應(yīng)的環(huán)境數(shù)值作為數(shù)據(jù)樣本，以 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的込作為目標(biāo)，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練，得到這一放電模式與對(duì)其影響的 工作環(huán)境因素的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型；根據(jù)各環(huán)境因素對(duì)不同放電模式的作用關(guān)系，分別建立各種放電模式與對(duì)其影響的工 作環(huán)境因素的關(guān)系模型；對(duì)于內(nèi)部放電，建立溫度對(duì)其的關(guān)系模型；對(duì)于端部放電，建立濕 度對(duì)其關(guān)系模型；對(duì)于槽部放電，建立振動(dòng)對(duì)其關(guān)系模型；(3)數(shù)據(jù)采集；在大電機(jī)上安裝局部放電傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、振動(dòng)傳感 器，采集局部放電、定子溫度、空氣濕度、定子振動(dòng)數(shù)據(jù)；局部放電傳感器與大電機(jī)高壓母線 相連，其他各傳感器均安裝在電機(jī)繞組上；(4)建立數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)建有4個(gè)表，分別為電動(dòng)機(jī)靜態(tài)數(shù)據(jù)表、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表、仏修 正數(shù)據(jù)表和診斷評(píng)估結(jié)論表；電機(jī)靜態(tài)數(shù)據(jù)表上保存有電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、容量、額定電壓、額 定電流、絕緣等級(jí)、生產(chǎn)廠家、啟用時(shí)間、所在區(qū)域、負(fù)責(zé)人信息等信息；在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表上 保存局部放電各特征參數(shù)、振動(dòng)幅度、定子溫度、空氣濕度等數(shù)據(jù)；込修正數(shù)據(jù)表上保存込 的修正值；診斷評(píng)估結(jié)論表上保存診斷評(píng)估結(jié)論；(5)計(jì)算特征值對(duì)于局部放電信號(hào)，根據(jù)IEEEStd 1434-2000標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算正半周放電 速率、負(fù)半周放電速率、正半周最大放電量、負(fù)半周最大放電量、正半周放電起始相位、負(fù)半 周放電起始相位這六個(gè)放電極性參數(shù)，供識(shí)別放電模式；根據(jù)IEEE Std 1434-2000標(biāo)準(zhǔn)， 計(jì)算局部放電最大放電量込；對(duì)于定子溫度信號(hào)和空氣濕度信號(hào)，簡(jiǎn)單計(jì)算各自數(shù)值；對(duì)于 定子振動(dòng)信號(hào)，計(jì)算其振動(dòng)幅值；把所有特征值存入步驟(4)建立的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表中；(6)修正得到標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境下的込值對(duì)局部放電模式進(jìn)行識(shí)別，以步驟(5)中計(jì)算的 局放電六個(gè)極性特征值，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，使用步驟(1)建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，識(shí)別放電模 式；如果沒(méi)有發(fā)生放電，直接得出結(jié)論“絕緣狀態(tài)良好”，退出程序；否則，按下面步驟執(zhí)行 根據(jù)放電模式，選擇與其相關(guān)的工作環(huán)境因素及其與局部放電仏的關(guān)系模型，以步驟(5)得到的仏和工作環(huán)境因素?cái)?shù)值為輸入，使用步驟(2)得出關(guān)系模型，得到込的修正值；把修正 后的Qm值存入步驟(4)建立的Qm修正數(shù)據(jù)表中；(7)診斷評(píng)估從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取修正的Qm歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前的Qm修正值縱向比較，在同 一設(shè)備三相之間和所有電機(jī)之間橫向比較込，依據(jù)相應(yīng)的規(guī)則，得出絕緣狀況，結(jié)合步驟 (6)的局部放電模式識(shí)別結(jié)論，提出絕緣故障診斷和評(píng)估結(jié)論；把最終評(píng)估結(jié)論值存入步驟 (4)建立的診斷評(píng)估結(jié)論表中。
2.如權(quán)利要求1所述的大電機(jī)絕緣狀態(tài)在線診斷評(píng)估方法，其特征是局部放電傳感器 采用80pF耦合電容器，溫度傳感器采用定子溫度PT100傳感器，濕度傳感器采用HIH-3610 型濕度傳感器，振動(dòng)傳感器采用振動(dòng)位移傳感器，溫度傳感器采用定子PT100傳感器。
全文摘要
一種大電機(jī)絕緣狀態(tài)在線診斷評(píng)估方法，目的是綜合考慮振動(dòng)、溫度、濕度等電機(jī)工作環(huán)境因素對(duì)局部放電的影響，準(zhǔn)確診斷評(píng)估絕緣狀態(tài)；本發(fā)明方法先建立用于識(shí)別放電模式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在MATLAB2007中搭建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架，從樣本庫(kù)中抽取樣本訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)各環(huán)境因素對(duì)不同放電模式的作用關(guān)系，分別建立各種放電模式與對(duì)其影響的工作環(huán)境因素的關(guān)系模型；在大電機(jī)上安裝各種傳感器，采集數(shù)據(jù)；建立數(shù)據(jù)庫(kù)；計(jì)算特征值；修正得到標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境下的Qm值；從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取修正的Qm歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前的Qm修正值縱向比較，在同一設(shè)備三相之間和所有電機(jī)之間橫向比較Qm，依據(jù)相應(yīng)的規(guī)則，得出絕緣狀況，提出絕緣故障診斷和評(píng)估結(jié)論。
文檔編號(hào)G01R31/12GK102135593SQ20101060919
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者劉杰, 吝伶艷, 宋建成, 溫敏敏, 田慕琴, 穆靖宇, 許春雨, 鄭麗君 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)